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Dans cette partie, les systèmes multi-agents, fondés sur l'architecture

VOYELLES, sont modélisés par des événements et des états. Cette

modélisa-tion est fondée sur la représentamodélisa-tion des entités (agents et environnement) par

des automates.

Ensuite, nous dénissons le modèle d'observation pour les SMA. A ce

ni-veau, la visualisation fondée sur les traces est choisie. En eet, cette technique

permet d'obtenir le plus d'informations sur le comportement d'un SMA.

Pour les méthodes d'instrumentation, nous adoptons une technique

hy-bride composée de l'instrumentation directe du code source du programme et

de l'instrumentation de la bibliothèque de communication. Ce choix est un

compromis entre la facilité de l'implantation et la diminution de l'inuence de

collecte des traces sur l'exécution des SMA.

Puis, nous traitons de la collecte des données et l'analyse de ces données.

Ces deux étapes sont plutôt dans la phase technique et seront discutées en

détails dans le chapitre 5.

Ensuite, nous traitons du problème de présentation des données de

l'exé-cution d'un SMA. Nous nous sommes orientés vers l'utilisation des outils de

visualisation développés et utilisés dans les systèmes distribués/parallèles, vue

la similarité avec notre domaine et la diculté de création d'un outil de

visua-lisation dédié aux SMA dans le cadre de notre travail. Pour démontrer cette

similarité nous présentons le modèle de calcul des programmes parallèles (Le

modèle de programmation oerte par ATHAPASCAN-0) en le comparant avec

le modèle de calcul des SMA fondé sur VOYELLES.

Par la suite, nous listons les critères du choix d'un outil qui s'adapte au

SMA. Le choix de cet outil est lié à ses caractéristiques d'extensibilité et de

modularité. Alors, un outil adapté aux SMA doit avoir:

La possibilité de représenter l'exécution des systèmes durant une longue

période;

La possibilité de traiter la visualisation de l'exécution pour un grand

nombre des entités constituant le système;

La possibilité d'ajouter des nouvelles fonctionnalités et d'étendre les

fonc-tionnalités existantes sans la nécessité de changer en totalité l'outil;

La possibilité de visualiser des entités qui se créent et se détruisent durant

l'exécution du système.

Section 3.3 : Visualisation de l'exécution dans un SMA: résultats et

discussion

Pour conclure, l'adaptation de la visualisation aux SMA, la modélisation

des SMA selon le modèle événement/état et les résultats obtenus suite à l'étape

de la présentation des données montrent l'apport de cette technique pour :

L'analyse du comportement pour un SMA;

La détection des erreurs du comportement et le débogage;

La présentation des indices de performance;

L'utilisation des ressources par les diérentes entités;

La distribution des tâches sur les entités;

La comparaison entre diérents systèmes résolvant le même problème.

Ces résultats sont validés une première fois sur l'application

Proies/Préda-teurs.

Chapitre 4 : Étude de la communication dans l'exécution d'un SMA

Dans ce chapitre, nous montrons que l'étude et la modélisation des

caracté-ristiques, spéciques aux SMA, sont intéressantes pour élaborer des indices de

performances au niveau de l'ensemble des entités et les liens entre elles. Cette

étude est une tâche complémentaire à la technique de visualisation pour avoir

une vision globale et complète sur le comportement des SMA.

L'étude et l'évaluation de la plupart des caractéristiques, représentant

l'en-semble des entités, se fondent sur l'interaction (chapitre 2). Dans ce chapitre,

nous considérons, comme exemple des caractéristiques à modéliser,

l'interac-tion simple fondée sur la communical'interac-tion, et les conversal'interac-tions entre agents.

Nous nous concentrons donc sur la dimension interaction de l'architecture

VOYELLES [Demazeau (1995)]. Cette dimension représente la suite de la

di-mension agent traitée dans le chapitre précédent.

TABLE DES MATIÈRES 5

Ce chapitre est composé de deux parties. Dans une première partie, une

communication est traitée comme une unité isolée de tout ce qui se passe avant

son émission et après son traitement.

Dans la deuxième partie, nous considérons les conversations, l'ensemble

des communications conformes à un protocole, pour étudier les séquences des

communications plutôt que des communications discrètes.

Section 4.1 : La communication comme une problématique

d'évalua-tion

Section 4.1.1 : Modélisation de la communication

La plupart des travaux d'évaluation dans le domaine des SMA traitent de

la communication comme critère de comparaison entre les diérents systèmes

[ Mylopoulos et al. (2002a); Cernuzzi et Rossi (2002); Davidsson et

Johans-son (2002); Jurasovic et al. (2006a); Bincheng et al. (2004), etc.]. La liste des

travaux montre l'importance de la communication comme un critère

d'évalua-tion. Toutefois, la communication est considérée comme un critère de base. Des

caractéristiques plus complexes (coopération, coordination, ...) sont évaluées

sur la base de sa mesure (une étude au niveau de coopération entre les agents

nécessite une étude de base sur les communications).

Trois problèmes peuvent être élevés dans les évaluations des SMA fondées

sur la communication:

Le problème de la subjectivité, en associant une valeur comme résultat

de la fonction de quantication de la communication par l'évaluateur;

Le problème de mesure de la quantité des communications plutôt que la

mesure du poids de l'information portée par les unités de communication;

La considération de la communication comme un critère lié au domaine

d'application et pas comme un composant fondamental des SMA.

Comme conséquence de ces problèmes, l'évaluation des SMA au niveau de

leurs communications soure des nombreuses lacunes :

La mesure de la quantité de communication plutôt que leurs poids ne

permet pas de comparer les diérents systèmes entre eux. La quantité

des communications varie d'un système à un autre selon l'approche de

conception utilisée;

Les approches d'évaluation de la communication sont dépendantes du

domaine d'application ce qui rend leurs utilisations ailleurs dicile;

La subjectivité empêche les évaluations de reéter la réalité de

Donc nous distinguons certaines situations liées à l'évaluation de la

com-munication, qui sont à la base des problèmes d'évaluations cités ci-dessus. Ces

situations sont distinguées dans le but de proposer une approche indépendante

du domaine d'application en essayant de minimiser l'eet de subjectivité dans

l'évaluation. Les situations de la communication distinguées sur plusieurs SMA

sont :

L'eet d'une unité de communication dans un système est équivalent à

"n" unités de communication dans un autre système. (problème 1)

Les unités de communication reçues et s'avérant non pertinentes pour

l'agent (problème 2)

Section 4.2 : Approches d'évaluation

La première approche traite de la quantité des communications. Cette

ap-proche est utilisée dans les évaluations traitant de la communication réalisées

sur les SMA. Le but dans cette approche est de comparer l'évolution de

com-munications durant l'exécution, par la mesure du nombre des messages

échan-gés entre les agents. Cette approche est intéressante pour identier les liens

entre les diérents agents et la comparaison entre l'utilisation des canaux de

communications par les agents.

Une première idée, pour proposer une approche traitant de la quantité des

informations portées par les messages, est de diviser l'ensemble des messages

reçus par un agent en des sous-ensembles ayant le même type, ayant alors le

même eet sur l'agent. Ensuite, le poids est associé à un message selon son

type. La distinction entre les types des messages dépend de l'application des

SMA à évaluer.

Le problème principal de cette approche est que la quantité des

informa-tions portées par une unité de communication est considérée comme statique

et xe selon le type. Dans la majorité des applications, le même message peut

avoir deux eets diérents à deux instants diérents.

Ensuite, nous proposons les solutions pour les problèmes présentés. Pour

traiter du problème 2, nous introduisons la notion de communication

perti-nente où un message pertinent est un message qui change l'état mental d'un

agent ou déclenche une action. La solution proposée pour le problème 2 est de

mesurer la quantité d'information pertinente plutôt que de mesurer la quantité

d'information totale. En ce qui concerne le problème 1, une fonction Q(m) est

dénie pour aecter un poids aux messages pertinents (le poids 0 est aecté

aux autres messages). Une étude sur Q(m) est faite pour élaborer la relation

entre les messages reçus et les eets sur les agents. Cette relation est établie

en tenant compte du changement de l'état mental de l'agent et des actions

TABLE DES MATIÈRES 7

déclenchées lors de la réception des messages. Cette dernière approche est noté

"approche poids des messages".

Section 4.2.2 : Étude des communications dans les conversations

La communication, dans ce qui précède, est traitée comme une unité isolée

de tout ce qui se passe avant son émission et après son traitement. L'aectation

du poids est établie en tenant compte du type de l'action déclenchée et l'eet

de l'unité de communication reçue sur les connaissances de l'agent. Malgré les

problèmes traités par les approches présentées dans les sections précédentes,

cette approche ne tient pas compte du fait qu'une unité de communication

est impliquée dans une chaîne des communications. Les communications sont

conçues pour établir un consensus entre les entités dans le SMA. L'eet de

cette unité de communication sur l'agent et le SMA peut être alors nul si le

consensus demandé n'est pas établi.

Dans cette partie, nous considérons la communication comme une unité

contenue dans une chaîne des communications. L'importance de cette unité

est prise de celle de la chaîne impliquée. Le problème majeur est de

spéci-er et de délimitspéci-er les chaînes de communications dans un SMA. Pour cela,

nous présentons d'abord les notions de conversation, de protocole de

commu-nication. Une conversation est une séquence des messages, liés par un sujet et

conformément à un protocole d'interaction, échangées entre plusieurs agents.

Un protocole d'interaction est un ensemble de règles plus ou moins génériques

qui sont partagées (conventions sociales) par les agents.

Section 4.3 : Analyse des communications: résultats et discussions

Nous présentons dans cette partie l'illustration de notre approche sur

l'ap-plication proies/prédateurs.

Chapitre 5 : MAS-Paje Voyelles: Architecture et implantation

Nous démontrons dans ce chapitre l'applicabilité du modèle formel déni

(chapitre 3) selon 3 dimensions:

Sélectionner un outil de visualisation qui réponde aux critères du choix

discutés dans la partie 3 du chapitre 3;

Réaliser la dimension technique de la visualisation des SMA;

Proposer une architecture d'un système qui gère le processus de

visuali-sation de l'étape de collecte de données jusqu'à l'obtention d'un chier

de traces compatible avec le format accepté par l'outil de visualisation

choisi.

Ce chapitre est divisé en 3 parties. Dans la première partie, nous

présen-tons un comparatif entre diérents outils de visualisation candidats pour la

visualisation des traces des SMA. Ensuite, après la discussion des motifs de

choix, nous présentons l'outil de visualisation Paje. Cet outil est utilisé dans

la suite pour visualiser les SMA. Le rôle, l'architecture et le format de données

acceptés par cet outil seront ensuite présentés.

Dans la deuxième partie, nous proposons d'automatiser la tâche de

visua-lisation en construisant un système de visuavisua-lisation des SMA (MAS-Paje).

Une architecture de MAS-Paje est proposée et les moyens techniques qui la

supportent sont choisis et argumentés. Finalement, nous présentons le rôle de

MAS-Paje dans la visualisation d'un SMA sur l'application Proies/Prédateurs.

Chapitre 6 : La mise en oeuvre de la solution proposée pour évaluer

la communication

Dans ce chapitre, nous présentons les étapes de la réalisation de la

plate-forme d'évaluation de la communication dans un SMA. Cette plate-plate-forme est

un ranement de MAS-Paje. Nous nous appuyons sur les informations

collec-tées par MAS-Paje et obtenues sous forme d'un chier (sous le format SDDF

accepté par Paje) et nous étendons les modules de MAS-Paje pour obtenir

et pour traiter des informations supplémentaires (les informations concernant

l'eet de la communication sur l'agent et les conversations dans les SMA).

Puis, nous traitons le cas de l'évaluation des conversations.

Section 6.1 : Plate-forme d'évaluation de la communication

Dans cette partie, nous traitons le problème de mise en oeuvre de la

plate-forme d'évaluation de la communication, en étendant les travaux faits au niveau

de MAS-Paje dans le chapitre précédent. Nous précisons les tâches à réaliser

par la plate-forme, assurant une évaluation de communication selon les

ap-proches: approche classique, approche type, approche poids des messages et

conversations en se fondant sur l'étude théorique du chapitre 4. Des

traite-ments supplémentaires au niveau de la collecte des données, du traitement et

de l'analyse de ces données sont nécessaires.

Plate-forme d'évaluation des conversations

Dans cette partie, nous discutons l'architecture générale des tâches à

réa-liser par la plate-forme eectuant l'extraction de l'ensemble des conversations

à partir d'un chier de traces d'exécution d'un SMA. Les tâches sont

présen-tées dans la gure 1. Comme pour les communications, nous considérons que

cette plate-forme est une extension de MAS-Paje. Nous discutons les

modi-TABLE DES MATIÈRES 9

cations au niveau de la collecte des données et du traitement et l'analyse de

ces données. Puis, nous présentons les détails techniques.

Fig. 1 Tâches à réaliser pour étudier les conversations

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons montré l'applicabilité des solutions présentées

pour modéliser et analyser la communication et les conversations dans un SMA.

Nous avons proposé des plates-formes qui sont des ranements de MAS-Paje

pour réaliser l'analyse de ces caractéristiques. Ce travail a complété la tâche

réalisée par MAS-Paje dans le chapitre précédent. En plus de l'architecture

interne des agents, nous avons proposé l'analyse de certaines des

caractéris-tiques représentant les liens (communications simples et conversations) entre

les agents. Ce travail nécessite d'être enrichi par l'étude et l'analyse des autres

caractéristiques SMA [Demazeau (2004b)], utiles pour l'évaluation des SMA.

Chapitre 7 : Expérimentation de MAS-Paje sur l'application de

col-lecte de minerai

Dans le chapitre 7, nous présentons dans un premier temps l'utilité de la

visualisation pour obtenir des informations sur les comportements des agents

et l'utilisation des ressources par les diérentes entités du SMA. Ces

informa-tions servent à détecter des problèmes dans l'architecture interne des SMA et

d'extraire des schémas signicatifs de l'exécution. Dans un deuxième temps,

nous utilisons les informations de visualisation pour comparer diérents

appli-cations SMA résolvant le même problème.

Ce chapitre est constitué de quatre parties, la première partie présente les

critères pour choisir le SMA à expérimenter, le problème de collecte de minerai

choisi en fonction de ces critères, les arguments de choix de ce problème et la

présentation d'un système multi-agents résolvant le problème. Puis, le

proto-cole expérimental et le modèle de visualisation de ce système sont détaillés

dans une deuxième partie. Ensuite, dans la troisième partie nous présentons

les résultats de visualisation de l'exécution de ce système en analysant ces

ré-sultats. Finalement, nous présentons en bref des visualisations sur deux autres

systèmes résolvant le même problème et nous exposons un comparatif des trois

systèmes présentés.

Chapitre 8 : Expérimentation et Évaluation de l'application de

col-lecte de minerai au niveau de la communication

Le but de ce chapitre est de valider l'idée principale défendue que l'étude

des communications complète le travail réalisé sur la visualisation des SMA

et facilite l'étude et la compréhension de comportements des entités dans un

SMA. Dans ce chapitre, Nous démontrons l'intérêt de l'évaluation de la

com-munication et des conversations pour:

La détection des problèmes au niveau des communications

(communica-tions non pertinentes, poids des communica(communica-tions);

L'importance de la visualisation des communications dans un SMA et

le couplage entre l'évaluation de la communication et la visualisation de

l'exécution;

Puis, nous traitons la modélisation des protocoles de communication et l'étude

des communications selon leurs rôles durant les conversations.

Ce chapitre est constitué de 2 parties. Dans la première partie, nous

pré-sentons la dimension communication pour l'application de collecte de minerai.

La deuxième partie traite de la visualisation et l'étude de la communication et

des conversation pour cette application.

Chapitre 9 : Évaluation du travail

Dans ce chapitre, nous présentons une évaluation du travail réalisé. Nous

présentons les choix adoptés durant le travail et nous discutons les extensions

possibles au niveau de théorie et au niveau de technique.

Ce chapitre est divisé en 4 parties. Dans la première partie, nous présentons

une évaluation du modèle de visualisation présenté dans le chapitre 3. Dans

la deuxième partie, nous présentons une évaluation du modèle de l'évaluation

de la communication présenté dans le chapitre 4. Dans la troisième partie,

nous présentons une évaluation de l'architecture de MAS-Paje présenté dans

les chapitres 5 et 6. Finalement, nous concluons notre chapitre.

11

Chapitre 1

Introduction générale

L'Intelligence Articielle (IA) est un domaine de l'informatique dont le

but est de concevoir des systèmes capables de reproduire le comportement

intelligent de l'humain dans ses activités de raisonnement. L'approche classique

de l'Intelligence Articielle aborde la résolution d'un problème d'une manière

centralisée. Un seul processus se charge d'accomplir les tâches, de gérer les

connaissances et de manipuler les ressources. Cette approche centralisée a été

remise en cause vu les inconvénients qu'elle présente.

Ces études ont donné naissance à l'Intelligence Articielle Distribué (IAD)

où les processus de raisonnement sont distribués sur plusieurs entités. Les

Sys-tèmes Multi-Agents (SMA), issus de l'IAD, cherchent à étudier la manière de

répartir un problème sur un certain nombre d'entités autonomes et coopérantes

appelées agents. Ces systèmes étudient également la manière de coordonner

les comportements intelligents de ces agents selon des lois sociales [Demazeau

(1995)].

Les caractéristiques que possèdent les SMA (distribution de l'intelligence,

autonomie, coopération et coordination entre les diérentes entités, etc.

[Dema-zeau (2004b)]) n'ont fait qu'élargir leurs domaines d'applications. Par contre,

cette multiplicité a rendu les SMA complexes, diciles à analyser dans leur

comportement et délicats à évaluer dans leurs performances.

La performance est un critère très important qu'il faut prendre en

consi-dération lors de la conception et du développement de tout système

informa-tique. En eet, les concepteurs et les développeurs visent toujours à construire

le système qui permette d'atteindre les meilleurs résultats à moindre coût.

Reed [Reed (1994)] remarque que les programmeurs admettent des

perfor-mances "acceptables" et ne cherchent pas à optimiser leurs programmes pour

atteindre des meilleures performances. Le domaine des SMA soure du manque

de travaux en matière d'évaluation des performances. Pour toutes ces raisons,

il est nécessaire de développer ou d'adapter les terminologies et les techniques

d'évaluation an de les appliquer dans les SMA.

La visualisation de l'exécution est une des techniques largement utilisées

en évaluation des performances pour des systèmes parallèles

[ChassinDeKer-gommeaux et al. (2001)]. Cette technique fait partie de la phase de mise au

point pour les performances. Elle constitue une aide importante pour la

com-préhension des comportements et par conséquent pour l'étude, la comparaison

et l'amélioration des performances des systèmes informatiques.

Dans le domaine des SMA, la visualisation de l'exécution n'a jamais été

traitée véritablement comme un problème de recherche. C'est dans le cadre

d'une tentative de construction d'un processus de visualisation de l'exécution

d'un SMA que s'inscrit ce travail.

Plan du manuscrit de thèse

Le manuscrit de thèse est organisé en dix chapitres dont le chapitre 1 est

cette introduction.

Le deuxième chapitre présente le contexte de travail et l'état de l'art relatif